Studiul evidențiază conexiunea dintre fumat și neurodegenerarea cerebrală
Legătura dintre fumat și neurodegenerare este bine documentată, un studiu din 2011 arătând că fumatul intens în mijlocul vieții este asociat cu o creștere de peste 100% a riscului de demență, Alzheimer și demență vasculară cu mai bine de două decenii mai târziu.
Demența reprezintă un impact mai puțin studiat al fumatului dintr-un motiv simplu și teribil: aceasta apare mai târziu în viață, iar fumătorii tind să moară mai tineri.
Numeroase teorii privind fumatul și demența sunt legate de impactul acestuia asupra sistemelor vasculare și respiratorii – practic, sufocând fluxul de oxigen către creier pe parcursul decadelor de utilizare a tutunului. Un nou studiu de la Universitatea din Chicago, publicat recent în Science Advances, sugerează că o comunicare greșită indusă de nicotină între plămâni și creier ar putea fi implicată.
Studiul a identificat o cale anterior necartografiată de la plămâni către creier prin intermediul celulelor neuroendocrine pulmonare (PNECs). Când sunt expuse la nicotină, aceste celule eliberează exozomi care perturbă echilibrul de fier în neuroni, declanșând simptome frecvent întâlnite la pacienții cu demență.
„Această cercetare stabilește un clar ‘ax plămân-creier’ care ajută la explicarea motivului pentru care fumatul de țigări este legat de declinul cognitiv și riscurile neurodegenerative”, a declarat Kui Zhang, cercetător postdoctoral la UChicago. „Prin înțelegerea modului în care aceste exozomi perturbă homeostazia fierului, deschidem noi perspective pentru protejarea neuronilor de daunele induse de fum.”
Indiferent dacă aceasta se dovedește a fi o legătură cauzală pentru demență sau nu, cercetarea în sine reprezintă un avans puternic în înțelegerea științifică a plămânilor.
„Se dovedește că plămânul nu este doar o țintă pasivă a expunerii la fum, ci un organ activ de semnalizare care influențează patologia creierului”, a declarat profesorul asistent Joyce Chen de la UChicago PME și Departamentul Ben May pentru Cercetare Cancer.
PNECs sunt celule unice din plămâni care combină funcțiile celulelor nervoase și celulelor endocrine. Vorbind limbajele sinapselor și hormonilor, ele sunt senzori importanți pentru căile respiratorii, dar sunt dificile de studiat.
„Provocarea principală a fost raritatea extremă a PNECs, care reprezintă mai puțin de 1% din celulele pulmonare, făcându-le aproape imposibil de izolat și studiat în profunzime,” a spus Zhang.
Pentru a studia aceste celule elusive, echipa a generat PNECs induse (iPNECs) prin diferențierea celulelor stem umane pluripotente, în număr suficient pentru a fi cercetate în laborator.
Atunci când sunt expuse la nicotină, iPNECs emit cantități mari de exozomi, particule mici care conțin material biologic precum proteine, lipide sau acizi nucleici. Majoritatea tipurilor de celule produc exozomi, dar exozomii specifici pe care iPNECs îi produc în răspuns la nicotină sunt bogați într-o proteină numită serotransferrină, pe care organismul o folosește pentru a reglementa fluxul de fier prin sânge.
Aplicarea acestui model asupra corpului uman ar putea însemna că, cu fiecare fum, plămânii eliberează cantități masive de material care influențează modul în care corpul gestionează fierul.
„Această nicotină va avea un impact asupra PNEC, iar această PNEC va elibera o cantitate masivă de exozomi, provocând perturbări în homeostazia fierului,” a explicat Abhimanyu Thakur. „Descoperim markeri asociați cu neurodegenerarea, care cresc și care pot fi corelați cu multe boli cognitive și legate de demență.”
Această explozie de serotransferrină ar putea comunica organismului – în mod greșit – să schimbe modul în care reglează fierul. Nervul vag, care se întinde de la creier către organele din întregul corp, reglează mișcările involuntare precum bătăile inimii, respirația și digestia, ar transporta acest mesaj înapoi la creier.
„Această disfuncție a fierului provoacă stres oxidativ, disfuncție mitocondrială și creșterea expresiei α-sinucleinei – semne distinctive ale bolii neurodegenerative,” a spus Chen.
Un dezechilibru de fier în neuroni poate, de asemenea, să declanșeze greșit ferroptoză, o formă de moarte celulară programată, în celule care nu ar fi trebuit să moară. Cercetări anterioare au asociat ferroptoză atât cu Alzheimer, cât și cu Parkinson, dar sunt necesare multe studii înainte de a putea fi revendicată o legătură cauzală.
Echipa își propune acum să investigheze dacă blocarea exozomilor – sursa inițială a semnalului – ar putea avea aplicații terapeutice. Deși impactul direct asupra oamenilor este încă la câțiva ani distanță, cercetarea avansează înțelegerea științifică a modului în care creierul și plămânii comunică.
„Înțelegerea acestor căi de comunicare între organe este esențială pentru dezvoltarea unor strategii mai bune de prevenire și intervenție pentru bolile neurodegenerative,” a concluzionat Chen.
